Огнеупорное производство

Высокоглиноземистые огнеупоры

Высокоглиноземистыми называются огнеупоры, содержащие более 45% Al2O3. Для их изготовления используются минералы силлиманитной группы (кианит, андалузит, силлиманит, содержащие алюмосиликаты типа Al2O3•SiO2), гидраты глинозема (гидраргиллит Al2O3•3H2O, боксит Al2O3•nH2O, диаспор Al2O3•H2O ) и искусственное сырье — технический глинозем и электрокорунд. Технический глино­зем, являющийся продуктом химической обработки бокситов с по­следующим прокаливанием при температуре 1000—1200° С, содер­жит более 90% Al2O3. Электрокорунд получают плавкой в электро­печах материалов, содержащих Al2O3, с последующей очисткой от
примесей.

Основные кристаллические фазы высокоглиноземистых огнеупо­ров— муллит и корунд. При содержании в сырье менее 72% Al2O3 единственной устойчивой твердой фазой является муллит (3Al2O3×2SiO2). Весь избыточный кремнезем и примеси образуют стекло­видное вещество, переходящее при высоких температурах в жид­кость. При повышении содержания Al2O3 появляется другая устой­чивая твердая фаза — корунд. Одновременно происходит увеличение содержания твердой фазы (см. рис. 88 ) и уменьшение содержания жидкой, что обусловливает повышение огнеупорности изделий.Диаграмма состояния системы SiO2—Al2O3

Существуют два способа изготовления высокоглиноземистых изделий: формование с последующим обжигом (спекаемые изделия) и литье из расплавов (литые изделия).

При формовке спекаемых изделий используют высокоглинозе­мистый шамот, обожженный при 1500—1600° С. В качестве связую­щего материала применяют самые чистые огнеупорные глины и као­лины или временно связывающие органические вещества (например, парафин), выгорающие при обжиге. Изделия на органической связ­ке обладают более высокой температурой размягчения. После фор­мовки и сушки изделия обжигают при температуре 1600—1650° С

Плотность спекаемых изделий значительно повышается, а тем­пература спекания понижается до 1500° С при введении в формо­вочную массу 2—3% TiO2.

Литые изделия делаются из расплавов, получаемых плавлением сырья в дуговых печах. Шихту для изготовления литых муллитовых изделий составляют из минерала силлиманитной группы, кокса и стального лома. При расплавлении шихты происходит образова­ние муллита по реакции 3(Al2O3•SiO2) + Fe + 2C = FeSi + 3Al2O3×2SiO2 + 2CO.

Разлитый по специальным формам расплавленный муллит очень медленно охлаждают (в течение 4—10 сут), что снимает внутрен­ние напряжения в изделиях, затем шлифуют до нужных размеров.

Высокоглиноземистые изделия обладают высокой огнеупор­ностью (1770—1920° С), хорошей шлакоустойчивостью, большой механической прочностью, большой плотностью, высокой теплопро­водностью и термостойкостью. Корундовые изделия имеют высокую температуру начала деформации.

Высокоглиноземистые литые изделия имеют очень высокую ме­ханическую прочность и шлакоустойчивость при любом составе шлаков, однако подвержены растрескиванию при высоких темпе­ратурах.